fluxul de gene. Valurile populației, fluxul și deriva genelor și rolul lor în evoluție. Vedeți ce este „Fluxul genelor” în alte dicționare

DRIFT GENĂ Acest concept este uneori numit efect Sewell-Wright, după cei doi geneticieni ai populației care l-au propus. După ce Mendel a demonstrat că genele sunt unitățile eredității, iar Hardy și Weinberg au demonstrat mecanismul comportamentului lor,

FLUX DE GENE PURE

UN FLUX DE GENE PURE Din cronologia mea, se pare că genele creatorului lui Adam și Eva au continuat nediluate prin cinci generații de patriarhi dinainte de Potop, de la Adam până la tatăl lui Noe, Lameh. În tabelul D vedem că șapte dintre acești nouă patriarhi au trăit în medie 93

DIVIZAREA GENELOR

ÎNTREPRINDEREA GENELOR În urma scurtării duratei de viață a lui Sem și Arfaxad, durata de viață a unei generații a scăzut din nou: Peleg, ca și descendenții săi direcți, a trăit aproximativ 3 mii de ani, în timp ce înainte norma obișnuită era de 5 mii de ani (vezi tabelul D). ). Conform

genele

Deriva genetică

Legătura genelor

fluxul de gene- aceasta este o schimbare a frecvențelor genelor din fondul genetic al unei populații aflate sub influența emigrării și a imigrației. Un rol important în implementarea fluxului de gene îl au migrațiile, migrațiile, zborurile, transferul de polen și semințe de către vânt și insecte. O populație poate dobândi o nouă alelă nu ca urmare a unei mutații, ci ca urmare a imigrării - introducerea într-o anumită populație de la un purtător vecin a unei noi gene.

În funcție de tipul de organisme din fiecare generație, conform lui E. Mayr, există între 30 și 50% de extratereștri. Se presupune că imigrația contribuie la fiecare populație locală cu aproximativ 90%, dacă nu mai mult, din noi gene. Datorită fluxului de gene, se observă omogenitatea fenotipică a indivizilor pe teritorii vaste. Semnificația acestui proces a fost remarcată de Darwin: „Încrucișarea joacă un rol important în natură, deoarece menține uniformitatea și constanța caracterelor la indivizii aceleiași specii”. E. Mayr este de aceeași părere.

Gângă-țestoasa se împrăștie în direcția vântului. Plănițele de pat nu se întorc neapărat la locurile natale. Intervalul de zbor pentru iernare depinde de grăsime. Drept urmare, insectele din diferite locuri se află pe locurile de iernat. Unele dintre insecte nu zboară deloc departe, dar rămân să ierne în cele mai apropiate plantații forestiere. N. I. Kalabukhov metil gophers. În trei sezoane, a prins 113 din 4.849 de inele. S-a dovedit că 64 de animale au rămas la fața locului, 29 s-au retras la o distanță de până la 250 m, 16 - până la un kilometru, 4 au fugit din gropile lor timp de 1-5 km. Și asta cu o rază de activitate individuală de 50 m.

928 de șoareci de casă au fost marcați cu inele de aluminiu. Doar 189 au fost prinși în aceleași stive unde s-a făcut soneria. Grupele de sânge umane ale sistemului ABO: frecvența genei A se schimbă de la Est la Vest - de la scăzut la mare, frecvența genei B, dimpotrivă, de la mare la scăzut. Un astfel de gradient de concentrare al acestor gene se explică prin migrațiile mari ale oamenilor din Estul Asiei către Europa în perioada 500-1500 î.Hr. și. e. Fluxul genelor are mare importanță deoarece „La animale și plante, încrucișarea între soiuri diferite sau între indivizi din aceeași varietate, dar de origine diferită, conferă urmașilor o putere și o fertilitate deosebite”(Darwin).

Deriva genetică

Deriva genetică- aceasta este o modificare aleatorie a frecvențelor genelor într-o populație mică, complet izolată, datorită homozigotizării în timpul consangvinizării.

Omozigotizare- acesta este transferul heterozigoților la homozigoți în încrucișări strâns legate. Ch. Darwin descrie un fenomen care poate fi destul de explicat prin deriva genetică. „Iepurii care fug sălbatic pe insula Porto Santo, lângă Madeira, merită o descriere mai completă.

În 1418 sau 1419, Gonzales Zarco s-a întâmplat să aibă un iepure însărcinată pe o navă care a născut în timpul călătoriei. Toți puii au fost eliberați pe insulă. Iepurii s-au micșorat de aproape trei centimetri în lungime și aproape și-au dublat greutatea corporală. Culoarea iepurelui Porto Santo diferă semnificativ de cea a iepurelui obișnuit. Sunt neobișnuit de sălbatici și ageri. După obiceiurile lor, sunt animale mai nocturne. Ei produc 4 până la 6 bebeluși pe pui. Nu a fost posibil să se împerecheze cu femele din alte rase. „Un exemplu de impact al derivării genetice pot fi pisicile de pe Insula Ascensionului. În urmă cu mai bine de 100 de ani, șobolanii au apărut pe insulă. S-au crescut într-un asemenea număr încât comandantul englez a decis pentru a scăpa de ele cu ajutorul pisicilor.La cererea lui, au adus Dar au fugit în colțurile îndepărtate ale insulei și au început să distrugă nu șobolani, ci păsări de curte și bibilici sălbatice.

Un alt comandant a adus câini pentru a scăpa de pisici. Câinii nu au prins rădăcini - și-au rănit labele pe marginile ascuțite ale zgurii. Pisicile au devenit în cele din urmă feroce și însetate de sânge. De-a lungul unui secol, ei și-au crescut aproape colți de câine pentru ei înșiși și au început să păzească casele insularilor, să urmeze pe urmele proprietarului și să se grăbească asupra străinilor.

Izolatele umane(de castă, religie sau geografică) sunt, de asemenea, supuse derivării. Incașii - o castă închisă de conducători din America de Sud - aveau o grupă de sânge care nu a fost găsită nici la americanii antici, nici la cei moderni. Normanzii din Groenlanda, un popor frumos dezvoltat, s-au transformat, în decursul a 200 de ani de izolare față de Europa, în oameni reumatici raipiți și gutosi, cu coloana vertebrală răsucită. Și femeile nu au putut să nască. S-au stins.

LA conditii naturale Fluctuațiile periodice ale numărului de populații apar în mod constant, ele se numesc valuri de populație sau valuri de viață. Numărul populațiilor suferă modificări semnificative asociate cu schimbări sezoniere, fluctuații anuale ale factorilor de mediu abiotici, cu factori biotici, cu fenomene naturale, dezastre etc. Amploarea fluctuațiilor populației este diferită și poate fi semnificativă. De exemplu, sunt frecvente cazuri de scădere bruscă a populației asociate cu incendii, inundații, secete prelungite, erupții vulcanice. Există cazuri de reproducere în masă a populațiilor anumitor specii, de exemplu, lăcuste, ciuperci, bacterii patogene (epidemii). Există exemple de izbucnire ascuțită a numărului de specii ai căror reprezentanți s-au găsit în condiții noi pentru ele, unde nu există dușmani și există o bună aprovizionare cu hrană (gândacul de cartof Colorado în Europa, iepuri în Australia). Aceste procese sunt de natură aleatorie, ducând la moartea unor genotipuri și determinând dezvoltarea altora, în urma cărora au loc rearanjamente semnificative ale fondului genetic al populației. Un genotip (alele) care este rar înainte ca fluctuațiile populației să devină comune și va fi preluat de selecția naturală. Influența valurilor de populație poate fi remarcată mai ales la populațiile de dimensiuni foarte mici, de obicei cu o populație de cel mult 500 de indivizi reproducători.În aceste condiții, valurile de populație pot fi influențate de selecție naturală mutații rare sau elimină variantele comune. Fenomenele de reorganizare a pool-ului de gene și modificări ale frecvenței de apariție a alelelor (genelor) existente, asociate cu o schimbare bruscă și aleatorie a dimensiunii populațiilor, pierderea genelor, se numesc derivă genetică. Valurile de populație și fenomenele conexe ale derivării genelor modifică aleatoriu concentrația diferitelor genotipuri și mutații, ducând la abateri de la echilibrul genetic în populații. Aceste schimbări pot fi preluate prin selecție și pot influența procesele ulterioare de transformări evolutive.

Clasificarea valurilor populației: 1) fluctuații periodice ale numărului de organisme cu viață scurtă - fluctuații sezoniere numărul de microorganisme, majoritatea insectelor, plante anuale, ciuperci; 2) fluctuații neperiodice ale abundenței, în funcție de o combinație complexă de diferiți factori (slăbirea presiunii prădătorilor asupra prăzii, creșterea resurselor de hrană), de regulă, astfel de fluctuații ale abundenței afectează multe specii din ecosisteme și conduc uneori la restructurari radicale. a întregului ecosistem; 3) izbucniri de specii în zone noi în care dușmanii lor naturali sunt absenți (elodeea canadiană în corpurile de apă europene, nurca americană și șobolanul moscat în Eurasia); 4) fluctuații bruște neperiodice ale populației asociate cu „catastrofe” naturale (câțiva ani secetoși). Acțiunea valurilor populației, ca și acțiunea unui alt factor evolutiv elementar - procesul de mutație, este statistică și nedirecțională. Valurile de populație servesc ca furnizor de material evolutiv elementar.

Unul dintre factorii care joacă un rol în evoluție este migrație. Migrația se referă la mișcarea organismelor dintr-un habitat în altul. În termeni evolutivi, migrația înseamnă, în primul rând, migrația în afara intervalului populației materne și, în al doilea rând, o astfel de migrație, care este urmată fie de reînnoirea fondului genetic al altei populații ca urmare a încrucișării migranților cu indivizii săi, fie de formare. a unei noi populaţii independente. Semnificația evolutivă a migrației constă în schimbarea compoziției genetice a acelor populații în care se alătură migranții. Această schimbare este realizată prin procese precum fluxul de gene și introgresiunea genică. fluxul de gene- acesta este schimbul de gene între populațiile aceleiași specii ca urmare a încrucișării libere a indivizilor lor. O parte din indivizii migranți ai unei populații pătrunde în alta, iar genele lor sunt incluse în fondul genetic al acestei populații. Fluxul genetic este considerat o sursă importantă de variabilitate genetică în populații. În acest caz, recombinarea genelor are loc la nivel de interpopulare. Introgresiune genetică este schimbul de gene între populații de diferite specii. Odată cu introgresiunea, genele unei specii sunt incluse în grupul genetic al altei specii. Acest proces are loc datorită hibridizării interspecifice de succes. Introgresiunea este larg răspândită în plante (A.B. Georgievsky, 1985).

Intrarea sau ieșirea dintr-o populație poate duce la modificări semnificative ale frecvențelor alelelor, deoarece modifică proporția de membri ai populației care poartă acea alela. Imigrația poate duce, de asemenea, la introducerea de noi variante de gene în fondul genetic stabil al unei specii ca întreg sau al unei anumite populații.

Există mai mulți factori care afectează rata transferului de gene între populații. Unul dintre cei mai importanți factori este mobilitatea. Cu cât mobilitatea unei specii este mai mare, cu atât potenţialul de migrare este mai mare. Animalele tind să fie mai mobile decât plantelor, deși polenul și semințele pot fi transportate pe distanțe considerabile de vânt și animale.

Transferul constant de gene între populații poate duce la unificarea a două grupuri de gene, reducând diferențele genetice dintre ele. Prin urmare, se crede că transferul de gene acționează împotriva speciației.

De exemplu, apropierea plantelor modificate genetic (de exemplu, porumb) cu cele nemodificate poate duce la polenizarea plantelor nemodificate cu polen din cele modificate.

YouTube enciclopedic

1 / 2

Cinci degete ale evoluției - Paul Andersen

Speciation: Of Ligers & Men - Curs intensiv de biologie #15

Subtitrări

(Muzică) Cinci degete ale evoluției. O înțelegere profundă a biologiei necesită o înțelegere profundă a procesului de evoluție. Majoritatea oamenilor sunt familiarizați cu procesul de selecție naturală. Cu toate acestea, acesta este doar unul dintre cele cinci procese care pot duce la evoluție. Înainte de a discuta toate aceste cinci procese, trebuie să definim ce este evoluția. Evoluția este pur și simplu o schimbare a fondului genetic în timp. Dar ce este un bazin genetic? Și mai întâi, ce este o genă? Înainte de a continua să discutăm despre genetică, să spunem o poveste. Imaginați-vă că barca se răstoarnă și 10 supraviețuitori înoată până la țărmul unei insule pustii. Ei nu sunt niciodată salvați și formează o nouă populație care există de mii de ani. În mod ciudat, cei cinci supraviețuitori aveau părul roșcat. Părul roșu este obținut atunci când o persoană moștenește două copii ale genei părului roșu de la părinți. Dacă aveți o singură copie a genei, nu veți avea păr roșu. Pentru a simplifica lucrurile, vom presupune că cinci roșcate nu poartă gena. Prin urmare, frecvența originală a genei părului roșu este de 50%, sau 10 din 20 de gene. Aceste gene sunt fondul genetic. Cele 20 de gene diferite sunt ca cărțile dintr-un pachet care sunt amestecate cu fiecare nouă generație. Sexul este doar amestecarea pachetului genetic. Cărțile sunt amestecate și transmise generației următoare; puntea ramane aceeasi, are 50% roscate. Genele sunt amestecate și transmise generației următoare; fondul genetic rămâne același, are 50% roșcate. În timp ce populația poate crește în dimensiune în timp, frecvența ar trebui să rămână în jur de 50%. Dacă această frecvență se schimbă vreodată, are loc evoluția. Evoluția este pur și simplu o schimbare a fondului genetic în timp. Gândiți-vă la asta în legătură cu hărți. Dacă frecvența cărților din pachet se va schimba vreodată, va exista o evoluție. Există cinci procese care pot provoca o schimbare a frecvenței. Pentru a ne aminti aceste procese, vom folosi degetele mâiniiîncepând cu degetul mic și îndreptându-se spre degetul mare. Degetul mic este pentru a vă aminti că populația poate scădea. Dacă populația este în scădere, atunci șansa poate juca un rol important. De exemplu, dacă doar patru supraviețuiesc unei epidemii, genele lor vor reprezenta un nou grup de gene. Următorul deget este degetul inelar. Acest deget ar trebui să vă amintească de împerechere, deoarece inelul reprezintă cuplul. Dacă oamenii aleg un partener în funcție de aspectul sau locația lor, frecvența se poate schimba. Dacă roșcatele s-ar împerechea doar cu roșcate, ar putea în cele din urmă să formeze o nouă populație. Dacă nimeni nu s-a împerecheat vreodată cu roșcate, acele gene ar putea fi reduse. Următorul deget este degetul mijlociu. M în medie degetul mijlociu ar trebui să vă reamintească de M din cuvântul „mutație”. Dacă o nouă genă este adăugată din cauza unei mutații, aceasta poate afecta frecvența. Imaginați-vă că o mutație genetică a creat o nouă culoare de păr. Acest lucru ar schimba în mod evident frecvența în fondul genetic. Degetul arătător ar trebui să vă amintească de mișcare. Dacă oameni noi ajung pe teritoriu sau imigrează, frecvența se va schimba. Dacă oamenii părăsesc teritoriul sau emigrează, frecvența se va schimba. În știință, numim această mișcare flux de gene. Toate cele patru procese reprezentate de degetele noastre pot duce la evoluție. Dimensiunea mică a populației, împerechere non-aleatorie, mutații și flux de gene. Cu toate acestea, niciuna dintre ele nu duce la adaptare. Selecția naturală este singurul proces care creează organisme mai bine adaptate la mediul lor local. mediu inconjurator. Folosesc degetul mare pentru a-mi aminti acest proces. Natura votează cu degetul în sus pentru adaptările care vor fi bune în mediul lor și cu degetul în jos pentru adaptările care vor eșua. Genele celor care nu sunt adaptați la mediul lor vor fi înlocuite treptat cu cele mai bine adaptate. Părul roșu este un exemplu al uneia dintre aceste adaptări. Părul roșu este un avantaj în climatele nordice, deoarece pielea deschisă le-a permis strămoșilor să absoarbă mai multă lumină și să sintetizeze mai multă vitamina D. Degetul mare sus! Cu toate acestea, acesta a fost un dezavantaj în climatele mai sudice, unde radiația UV crescută a dus la cancer și fertilitate redusă. Degetul mare în jos! Chiar și degetul mare este o adaptare, modelată de selecția naturală. Evoluția pe care am descris-o se numește microevoluție deoarece implică puține schimbări. Cu toate acestea, această formă de evoluție poate duce în cele din urmă la macroevoluție sau formarea de specii. Toate organismele de pe planeta noastră au un strămoș comun. Toate organismele vii de pe planeta noastră sunt conectate în trecut prin procesul de evoluție. Aruncă o privire la propria mână. Aceasta este o capodopera inginereasca care a fost creata prin cele cinci procese pe care tocmai le-am descris de-a lungul a milioane si milioane de ani. Vă puteți gândi la primele cinci motive pentru evoluție? Dacă nu puteți, derulați înapoi și urmăriți din nou această parte. Dar dacă poți, înaltă-ți tu sau vecinul tău - cinci degete larg deschise.

Bariere de transfer de gene

Barierele fizice sunt de obicei, deși nu întotdeauna, naturale. Vârfuri de munte irezistibile, ocean, deșerturi. În unele cazuri, acestea pot fi bariere create de om, de exemplu, Marele Zid Chinezesc. Plantele de pe o parte a peretelui au diferențe genetice semnificative, deoarece procesul de transfer al genelor este blocat de perete.

Transferul de gene la om

În SUA, transferul de gene este prezentat între descendenții europenilor și ai negrilor din Africa de Vest, care locuiesc relativ recent în apropiere. Alelele genei anti-malarie, care sunt răspândite în rândul negrilor din Africa de Vest, nu sunt comune în populația europeană. De asemenea, s-a demonstrat că transferul de gene între europeni și negrii din Africa de Vest este semnificativ mai mare în nordul Statelor Unite decât în ​​sudul.

Transferul de gene între specii

Transferul de gene între specii poate avea loc ca urmare a hibridizării sau prin transfer